Os metais alcalinos são um grupo de elementos químicos que compreendem os elementos do grupo 1 da tabela periódica: lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. Estes elementos possuem propriedades físicas e químicas únicas, tais como baixos pontos de fusão e ebulição, alta reatividade com a água e formação de compostos iônicos.
Os metais alcalinos são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais, tais como na fabricação de baterias, na produção de vidros e cerâmicas, na síntese de compostos orgânicos, entre outros. A obtenção destes metais geralmente ocorre através de processos de eletrólise de seus compostos, como cloretos e carbonatos.
Neste contexto, este artigo pretende explorar as propriedades físicas e químicas dos metais alcalinos, seus principais usos industriais e os métodos de obtenção desses elementos.
Os diversos usos dos metais alcalinos na indústria e tecnologia moderna.
Os metais alcalinos são elementos químicos pertencentes ao grupo 1 da tabela periódica, caracterizados por serem altamente reativos e terem propriedades físicas e químicas únicas. Os principais metais alcalinos são o lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio.
Esses metais têm uma ampla gama de aplicações na indústria e tecnologia moderna devido às suas propriedades únicas. O lítio, por exemplo, é amplamente utilizado na fabricação de baterias recarregáveis de íon-lítio, comumente usadas em dispositivos eletrônicos como smartphones e laptops.
O sódio é utilizado na indústria química para a produção de compostos como hidróxido de sódio (soda cáustica) e carbonato de sódio (soda cáustica), que são essenciais na fabricação de produtos como vidro, detergentes e produtos de limpeza. Além disso, o sódio também é empregado na indústria alimentícia para conservar alimentos e dar sabor a alguns pratos.
O potássio é essencial para a agricultura, sendo utilizado na forma de fertilizantes para promover o crescimento saudável das plantas. Além disso, o rubídio e o césio são empregados em aplicações tecnológicas avançadas, como em relógios atômicos e em dispositivos de detecção de radiação.
Por fim, o frâncio, devido à sua extrema raridade e alta radioatividade, tem aplicações limitadas na indústria e na tecnologia, sendo principalmente utilizado em pesquisas científicas e estudos acadêmicos.
Locais de ocorrência dos metais alcalinos na natureza: onde são encontrados?
Os metais alcalinos são encontrados na natureza principalmente em forma de sais, como carbonatos, sulfatos e silicatos. Os principais locais de ocorrência desses metais são em minerais como a halita (NaCl), a silvita (KCl) e a carnalita (KCl.MgCl2.6H2O), que são fontes ricas em sódio (Na) e potássio (K).
Além disso, os metais alcalinos também podem ser encontrados em águas salgadas, como os oceanos, onde estão dissolvidos em forma de íons. A água do mar, por exemplo, contém uma grande quantidade de sódio e potássio, provenientes da dissolução de minerais presentes nas rochas.
Outro local de ocorrência dos metais alcalinos na natureza são os solos, onde estão presentes em forma de sais que são absorvidos pelas plantas durante o processo de fotossíntese. Os metais alcalinos são essenciais para o crescimento das plantas e desempenham um papel importante em diversos processos biológicos.
Características dos metais alcalinos terrosos: o que você precisa saber sobre esses elementos.
Os metais alcalinos terrosos são um grupo de elementos químicos pertencentes à família dos metais alcalinos. Eles são conhecidos por suas características únicas e propriedades distintas que os diferenciam de outros elementos. Alguns dos metais alcalinos terrosos mais comuns são o cálcio, o magnésio e o bário.
Uma das principais características dos metais alcalinos terrosos é a sua reatividade. Eles são muito reativos e facilmente reagem com outros elementos para formar compostos. Além disso, esses metais têm baixos pontos de fusão e ebulição, o que os torna excelentes condutores de eletricidade e calor.
Outra característica importante dos metais alcalinos terrosos é a sua coloração. Eles tendem a ter cores brilhantes e metálicas, o que os torna visualmente atraentes. Além disso, esses metais são relativamente leves e têm uma densidade baixa em comparação com outros metais.
Os metais alcalinos terrosos também têm propriedades químicas únicas. Eles tendem a formar compostos iônicos com não-metais, como oxigênio e halogênios. Esses compostos têm várias aplicações industriais e são essenciais para muitos processos químicos.
Em termos de usos, os metais alcalinos terrosos têm várias aplicações. O cálcio, por exemplo, é essencial para a saúde dos ossos e dentes, enquanto o magnésio é utilizado em ligas metálicas e na indústria de papel. O bário, por sua vez, é utilizado em medicina como contraste em exames radiológicos.
Para obter metais alcalinos terrosos, é necessário realizar processos de extração e purificação a partir de minérios. Esses metais são encontrados naturalmente na crosta terrestre e podem ser obtidos por meio de técnicas de mineração e refino.
Sua reatividade, coloração e propriedades químicas fazem deles elementos essenciais para diversas aplicações industriais e médicas.
Conheça os metais alcalinos da tabela periódica em detalhes.
Os metais alcalinos são um grupo de elementos químicos localizados na primeira coluna da tabela periódica, incluindo o lítio (Li), o sódio (Na), o potássio (K), o rubídio (Rb), o césio (Cs) e o frâncio (Fr). Esses metais apresentam características em comum, tais como baixa densidade, baixo ponto de fusão e reatividade química.
Uma das principais propriedades físicas dos metais alcalinos é sua aparência prateada e brilhante. Eles são muito maleáveis e têm baixa densidade, o que os torna mais leves que a água. Além disso, possuem baixo ponto de fusão, o que significa que derretem facilmente em temperaturas relativamente baixas.
Quimicamente, os metais alcalinos são altamente reativos devido à presença de um único elétron na camada externa de seus átomos. Isso faz com que eles reajam facilmente com outros elementos para formar compostos iônicos. Por exemplo, quando expostos à água, os metais alcalinos reagem violentamente, formando hidróxidos alcalinos e liberando hidrogênio gasoso.
Usos dos metais alcalinos incluem a fabricação de vidros, detergentes, medicamentos, baterias e reatores nucleares. O potássio é essencial para a saúde humana, sendo encontrado em alimentos como bananas e batatas. O lítio é utilizado em baterias recarregáveis e no tratamento de transtornos mentais.
A obtenção dos metais alcalinos pode ser feita através de processos de eletrólise ou reações químicas com compostos de seus elementos. O lítio, por exemplo, é extraído de minerais como a espodumena, enquanto o sódio é obtido a partir da eletrólise do cloreto de sódio.
Metais alcalinos: propriedades físicas e químicas, usos, obtenção
Os metais alcalinos são os elementos que fazem parte do grupo I da tabela periódica, exceto hidrogênio: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e francium (Fr) . Ao contrário da maioria dos metais, eles têm baixa densidade e são altamente reativos. Devido a essa grande reatividade química, eles nunca são encontrados na natureza em sua forma elementar.
Esses metais formam compostos iônicos simples e estáveis que, na maioria das vezes, são solúveis em água; metais alcalinos são frequentemente combinados com íons halogeneto, sulfato, carbonato e silicato. No entanto, alguns elementos formam um número limitado de compostos complexos e organometálicos.
Em geral, as propriedades físicas e químicas dos metais alcalinos têm sido bem estudadas, com exceção do francium devido à sua natureza radioativa.
Propriedades físicas
– Os metais alcalinos são prata, exceto o césio, que é ouro. Eles conduzem eletricidade e calor e têm baixos pontos de fusão que, além disso, diminuem com o aumento do número atômico, porque a ligação entre os átomos se enfraquece com o aumento do raio atômico.
– O fato de ter apenas um elétron de valência por átomo também torna sua ligação metálica fraca. Consequentemente, os metais alcalinos também são macios o suficiente para serem cortados com uma faca ou espátula.
– Todos os elementos adotam uma estrutura cúbica centrada no corpo. Como esse tipo de estrutura cristalina é descompactada e os raios atômicos dos metais alcalinos são grandes, eles têm baixas densidades em comparação com outros metais. De fato, lítio, sódio e potássio flutuam na água.
– As diferenças de energia entre os orbitais da camada de valência dos metais alcalinos coincidem com os comprimentos de onda da luz visível. Devido a isso, ao aquecer os compostos formados por esses metais em uma chama, cores características são geradas.
– Em ordem decrescente, os sais de lítio dão uma cor carmesim, os sais de sódio uma cor amarela, o potássio uma cor violeta, o rubídio uma cor vermelho azulado e o césio uma cor azul.
Propriedades quimicas
Todos os metais alcalinos têm semelhanças em suas propriedades químicas.
– Eles têm uma configuração eletrônica da valência ns1, que resulta em um estado de oxidação +1. Isso, por sua vez, significa que eles perdem facilmente um elétron para alcançar a configuração de gás nobre.
– Em geral, os metais alcalinos têm as menores energias de ionização de todos os elementos, que também diminuem à medida que o raio atômico dentro do grupo aumenta porque a camada de valência está cada vez mais distante do núcleo. Isso explica a reatividade dos metais alcalinos e a formação de íons M + em condições aquosas com facilidade.
– A tendência termodinâmica para formar íons M + é confirmada pelos potenciais padrão dos pares M + / M, que são grandes e negativos. Tal tendência implica que os metais alcalinos são facilmente oxidados e podem atuar como agentes redutores potentes.
– Esses elementos devem ser armazenados em um óleo não reativo para evitar reações com oxigênio atmosférico. Embora o lítio, o sódio e o potássio possam ser manipulados no ar por curtos períodos, o rubídio e o césio devem ser manipulados sob uma atmosfera inerte o tempo todo.
Obtenção de metais alcalinos
Sódio
A melhor maneira de obter sódio metálico envolve a eletrólise do cloreto de sódio fundido. Como o ponto de fusão do cloreto de sódio é bastante alto (808 ° C) e é necessária muita energia para manter grandes quantidades da substância fundida, o cloreto de cálcio (CaCl2) é frequentemente adicionado para diminuir o ponto de fusão para cerca de 600 ° C.
O sódio é obtido no estado líquido no cátodo com uma pureza de 99,95% sob uma atmosfera inerte.
Lítio e potássio
O lítio também pode ser obtido a partir de seus cloretos fundidos por eletrólise, mas esse não é o caso do potássio, pois é muito solúvel em cloreto (KCl) e não flutua na superfície da célula. Além disso, evapora-se facilmente à temperatura operacional, criando condições perigosas.
Portanto, o potássio é obtido pela redução do KCl fundido com sódio líquido. O sódio presente no potássio é removido por condensação do vapor a 892 ° C e pela destilação fracionada dos metais líquidos.
Rubídio e césio
O rubídio e o césio podem ser obtidos de maneira semelhante, mas usando o cálcio como agente redutor. O metal de césio também pode ser obtido por eletrólise do cianeto de césio fundido (CsCN).
Principais usos e aplicações
Sódio como agente redutor
Como o sódio é facilmente oxidado, sua aplicação mais importante é como agente redutor para obter metais como titânio, zircônio e háfnio. Também é usado como um trocador de calor em reatores nucleares em seu estado líquido.
Potássio como fertilizante
A maior parte do potássio processado vai para fertilizantes na forma de cloreto de potássio. Por sua vez, o cloreto é utilizado na produção de outros compostos e soluções, como o hidróxido de potássio, utilizado na fabricação de sabonetes líquidos.
O cianeto de potássio é usado para a extração ou revestimento de metais para facilitar a deposição de cobre, prata e ouro. O potássio também pode ser encontrado em alguns explosivos e como corante de fogos de artifício.
Lítio como agente de liga
O metal lítio é usado como agente de liga na produção de ligas aeronáuticas e aeroespaciais de alumínio e magnésio. Mas, com o tempo, descobriu uma utilidade crescente como ânodo para baterias alcalinas.
O lítio metálico também permite reduzir as temperaturas de fusão e sinterização de certos tipos de vidro e cerâmica, além de reduzir seu coeficiente de expansão. O carbonato de lítio é amplamente utilizado para tratar condições bipolares, enquanto o estearato de lítio é um lubrificante amplamente utilizado na indústria automotiva.
Rubídio e césio
Rubídio e césio são frequentemente usados nas mesmas aplicações, portanto um desses elementos pode ser substituído pelo outro. As aplicações incluem vidro para fibra ótica na indústria de telecomunicações, equipamentos de visão noturna e células fotoelétricas. O relógio de césio (relógio atômico) é usado para medir o tempo padrão internacional e para a definição do segundo.
Referências
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